Last update: Mgr. Jana Pavlíková Přecechtělová, Ph.D. (18.02.2024)
Physical chemistry is a multidisciplinary subject employing the knowledge of physics, chemistry, electrochemistry and quantum mechanics for the description of substances on both the molecular and the macroscopic level. This subject provides a necessary theoretical basis and enables students to acquire knowledge of principles of physical-chemical methods of measurement. This subject affords a fundamental knowledge necessary in study of follow-up subjects from the area of natural sciences as well as pharmaceutical disciplines.
Topics: Introduction to the subject, Intermolecular forces and states of matter, Physico-chemical properties of substances, photochemistry, Thermodynamics, Chemical equilibrium, Phase equilibrium, Reaction kinetics, Electrochemistry, Colloidal systems.
Last update: Mgr. Jana Pavlíková Přecechtělová, Ph.D. (18.02.2024)
Fyzikální chemie je interdisciplinární předmět využívající poznatků fyziky, chemie, elektrochemie a kvantové mechaniky pro popis vlastností sloučenin na úrovni molekulární i makroskopické. Tento předmět poskytuje studentům potřebné teoretické základy oboru a znalosti principů fyzikálně-chemických měřicích metod. Jedná se o přípravný předmět, který má za cíl připravit studenty pro výuku navazujících disciplín obecně přírodovědného základu i disciplín čistě farmaceutických.
Témata: Úvod do předmětu, Mezimolekulové síly a stavy hmoty, Fyzikální vlastnosti látek, fotochemie, Termodynamika, Chemické rovnováhy, Fázové rovnováhy, Reakční kinetika, Elektrochemie, Koloidní systémy.
Course completion requirements - Czech
Last update: Mgr. Jana Pavlíková Přecechtělová, Ph.D. (18.02.2024)
Podmínkou udělení zápočtu je minimálně 50% účast na seminářích.
Literature - Czech
Last update: Mgr. Jana Pavlíková Přecechtělová, Ph.D. (18.02.2024)
Povinná:
Kubíček, Vladimír. Výpočty z fyzikální chemie I. Praha: Karolinum, 2010, 71 s. ISBN 978-80-246-1806-7.
Lázníčková, Alice, Kubíček, Vladimír. Základy fyzikální chemie: vybrané kapitoly pro posluchače Farmaceutické fakulty. Praha: Karolinum, 2014, 168 s. ISBN 978-80-246-2791-5.
Syllabus -
Last update: Mgr. Jana Pavlíková Přecechtělová, Ph.D. (18.02.2024)
Introduction to the subject
A content of physical chemistry and its relation to pharmaceutical disciplines.
Physico-chemical properties of substances, photochemistry
Polarity of substances, dipole moment, relative permitivity,
absorption of electromagnetic radiation, Lamber-Beer´s law,
atomic absorption and emission spectra
light absorption by molecules in UV, VIS and IR region,
molecular emission spectra (Raman phenomenon, fluorescence and phosphorescence)
photochemical reactions.
Thermodynamics
1st law of thermodynamics, internal energy and enthalpy, standard state, thermochemistry, reaction heats, thermochemical laws, standard heats of formation and combustion, dependence of the reaction heat on temperature
2nd law of thermodynamics, reversible and irreversible processes, entropy, Helmholtz and Gibbs energies, chemical potential, conception of absolute entropy
3rd law of thermodynamics.
Chemical equilibrium
Equilibrium constant, equilibrium degree of conversion and its control by reaction conditions, LeChatelier principle
standard change of Gibbs energy during a reaction, temperature dependence of equilibrium constant.
Phase equilibrium
Gibbs phase rule, types of systems
one component equilibrium, Clapeyron and Clausius-Clapeyron equations
two component systems, Henry´s law, sparingly miscible liquids
solubility of solid substances, system solid substance - solvent, melts
Raoult´s law and its application, cryoscopy and ebullioscopy, osmotic pressure
three component systems, Nernst distribution law, extraction
ternary diagram, system of three liquids
interfacial phenomena, principles of chromatography
basic methodology of thermal analysis.
Reaction kinetics
reaction rate, molecularity, mechanisms and order of a reaction,
simplex reactions, reactions of 0th, 1st, 2nd and n-th order of reaction, rate constant, reaction half-life, determination of an order of reaction
effect of temperature and other factors on reaction rate
kinetics of simultaneous reactions
heterogeneous reaction, catalysis
Electrochemistry
equilibria electrolyte solutions, characteristics of electrolytes, degree of dissociation
Arrhenius classical theory
activity, activity coefficient, ionic strength, Debye-Hückel equations for activity coefficients
dissociation of water, pH in aqueous and non-aqueous media, theories of acids and bases
dissociation of weak acids and bases, calculation of their pH, Ostwald´s law
buffers, mechanism of their action, Henderson-Hasselbalch equations, buffer capacity
hydrolysis of salts, hydrolytic constant and calculation of pH of salt solutions
amphoteric electrolytes, isoelectric point
acid-base indicators
solubility of precipitates, solubility product
transport processes electrolyte solutions, conductivity of electrolytes, Kohlrausch law, Arrhenius relation,
electrode potential metal/metal-ion system, oxidation-reduction potential, types of electrodes,
galvanic cells, measurement of EMV, junction potential, physiologic potential
electrolysis, Faraday´s laws, polarization, principle of classical polarography and related voltametric methods.
Colloidal systems
Classification of dispersed systems
lyophilic, lyophobic and associating colloids
optical, kinetic and electrical properties of colloids
suspensions, liquid surfaces, surface and interface tension, sedimentation
emulsions, types of emulsions, surface and interfacial tension,
adsorption at liquid interfaces, surface-active substances, hydrophile-lipophile balance,
electric double layer, Nernst and zeta potential, influence of electrolytes.
Seminars, solution of model problems
Concentration of solutions
pH of strong and weak acids and bases, pH of buffers, pH dependence of dissociation of substances
absorpce elektromagnetického záření, Lambertův-Beerův zákon
atomová spektra absorpční a emisní
absorpce světla molekulami v UV, VIS a IČ oblasti elektromagnetického záření
emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence)
fotochemické reakce.
Termodynamika
1. věta termodynamiky, pojem vnitřní energie a enthalpie, standartní stav, definice termochemických parametrů, termochemické zákony, závislost reakčního tepla na teplotě
2. věta termodynamiky, pojem entropie, vratné a nevratné děje, Gibbsova a Helmholtzova funkce, spojené formulace 1. a 2. věty, chemický potenciál, obecná podmínka rovnováhy
3. věta termodynamiky.
Chemické rovnováhy
Rovnovážná konstanta, rovnovážný stupeň konverze a jeho ovlivnění reakčními podmínkami, le Chatelierův princip
standardní změna Gibbsovy energie při reakci, závislost rovnovážné konstanty na teplotě
Fázové rovnováhy
Gibssův zákon fází, typy soustav
jednosložkové rovnováhy, Clapeyronova a Clausiova-Clapeyronova rovnice
